125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1
Матеріал
Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1

Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергоощадження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 12. Відповідальне споживання.
- 13. Боротьба зі зміною клімату.
Ключові слова: шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.
План уроку:
- 1. Мотивація.
- 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність).
- 3. Практичний блок.
- 4. Попрактикуй самостійно.
- 5. Рефлексія.
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.

- Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
Чи можеш ти щось із цим зробити? - Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?
Посилання на відео:
Відео
Відео
Відео
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 7 хв.
Донесіть учням інформацію про те, у чому важливість енергозбереження та енергоефективності, чому це важливо саме зараз, у час розвитку технологій.
Учням потрібно чітко пояснити різницю між енергозбереженням та енергоефективністю. Наведіть декілька прикладів, щоб діти зрозуміли відмінності.
Акцентуйте на цілях сталого розвитку, а саме: відповідальне споживання та виробництво.
На цьому уроці більшість матеріалу відноситься саме до енергозбереження, але це не означає, що ви не можете обговорити й енергоефективність.
Використання енергетичних ресурсів і енергоощадні технології вже кілька десятиліть є надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни з боку агресора.
Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» — це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження», існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність — це раціональне споживання всіх енергетичних ресурсів, спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств і технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.
Інакше кажучи, енергоефективність — це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля тощо), не відмовляючи собі у звичних зручностях, таких, як: тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.
Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів — це також джерело заощаджень. Адже що менше енергії ми витрачаємо, то меншу суму сплачуємо.
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 22 хв.
У практичній частині приклади максимально пов’язані з життєвими ситуаціями, обговоріть ці ситуації з учнями. Буде чудово, якщо учні також наведуть власні приклади, що стосуються енергозбереження, після розгляду всіх ситуацій, представлених у практичному блоці.
Ситуація №1
В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів; на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (розжарювальні лампи 60 Вт). Мешканці не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 намарно (рис. 2).
- Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день / місяць / рік)?

Звичайно, можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті, хто може боятися пересуватися по темному під’їзду, ті, для кого зручність важливіша, ніж енергозбереження.
На спільному голосуванні було вирішено замінити всі лампочки на LED-лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкнення освітлення) до енергоефективності.
- Зробіть прорахунки, яка економія коштів на рік буде при використанні таких економних ламп.
- Запропонуйте способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).
Запитання 1.
Потужність однієї лампи = 60 Вт = 0,06 кВт
Загальна кількість ламп 36
Загальна потужність: 36 ламп×0,06 кВт=2,16 кВт
Щоденне “зайве” споживання: 2,16 кВт × 5 годин = 10,8 кВт·год на добу
Зайві витрати на день: 10,8 кВт·год на добу×4,32 грн =46,66
Місячне “зайве” споживання: 10,8 кВт·год × 30 діб = 324 кВт·год на місяць
Зайві витрати в місяць: 324 кВт·год × 4,32 грн = 1 399,68 грн на місяць
Річне “зайве” споживання: 10,8 кВт·год ×365=3942 кВт·год на рік
Зайві витрати в рік: 3942 кВт·год× 4,32 грн = 17029 грн на рікЗапитання 2.
Загальна потужність: 36×0,008=0,288 кВт
Щоденне споживання: 0,288×5=1,44 кВт
Річне споживання: 1,44×365=525,6 кВт
Вартість: 525,6×4,32=2 270,6 грн на рік
17029 грн-2270,6 грн=14758,4 економіяЗапитання 3.
1. Встановлення лічильника день/ніч (прорахуйте з учнями, як це вплине на економію коштів)
2. Встановлення датчиків руху на освітлення
Ситуація №2
Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води — 45 л) (рис. 3).

- Розрахуйте споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл. 1
Табл.1
| Показник | 4 прання/тиждень | 6 праннів/тиждень |
|---|---|---|
| Споживання води на рік | ||
| Вартість води на рік | ||
| Вартість електроенергії на рік | ||
| Загальні витрати на прання на рік |
- Чи має значення, за якої температури прати речі з погляду енергоспоживання?
- Як підвищити енергоефективність прання, не змінюючи пральну машину?
- Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
- Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
- Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?
Запитання 1.
Показник 4 прання/тиждень 6 прань/тиждень Споживання води на рік 9,36 м³ 14,04 м³ Вартість води на рік 9,36 × 37,2 = 348,19 грн 14,04 × 37,2 = 522,29 грн Вартість електроенергії на рік 1 078,6 грн 1616,6 грн Загальні витрати на прання/рік 1 426,8 грн 2 138,9 грн Запитання 3.
Прати вночі, якщо встановлено двофазний лічильник.
Економія на споживанні енергії буде становити 50% (якщо прати з 23:00 до 05:00)Запитання 4.
1. Не вимкнений зарядний пристрій телефона споживає 0,1 Вт год
2. Вимкнений телевізор споживає 150 Вт год
3. Постійно відкриті дверцята в холодильнику на довший час ніж потрібно (2-3 хв) змушують компресор працювати довше. Через це він споживає ≈ 15% більше енергії.
4. Перебування великої кількості пристроїв в режимі очікування.
Ситуація №3
Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис. 4).

Дай відповіді на ці запитання:
- Чи впливає розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
Де не можна ставити холодильник і чому? - Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
- Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
Як це впливає на енергоефективність? - Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?
Ситуація №4
Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис. 5).

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один — жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч становить 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу). Якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).
- Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів становить 500 шт.?
- Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.
Запитання 1. Місто з 500 світлофорами заощаджує приблизно 27 587 грн на рік, якщо вночі вмикається режим миготливого жовтого світла замість повноцінного циклу.
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 10 хв.
Це завдання містить математичні та економічні аспекти, що позитивно вплинуть на розвиток учнів. Завдання можна виконати як індивідуально, так і в парах.
Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн;
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн.
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів:
ванна: 100 л × 30 = 3 000 л; душ: 40 л × 30 = 1 200 л.2. Вода для родини з 3 осіб: ванна: 3 000 × 3 = 9 000 л; душ: 1 200 × 3 = 3 600 л.
3. У кубічних метрах: ванна: 9 000 ÷ 1 000 = 9 м³; душ: 3 600 ÷ 1 000 = 3,6 м³.
Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Якою буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Якою буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни й душу за місяць?
Рівень В
1. Електроенергія за місяць (3 особи):
ванна: 3 кВт·год × 3 × 30 = 270 кВт·год; душ: 1,2 кВт·год × 3 × 30 = 108 кВт·год.2. Вартість електроенергії:
ванна: 270 × 4,32 = 1 166,40 грн; душ: 108 × 4,32 = 466,56 грн.3. Вартість води:
ванна: 9 × 37,2 = 334,80 грн; душ: 3,6 × 37,2 = 133,92 грн.4. Загальна вартість на місяць:
ванна: 1 166,40 + 334,80 = 1 501,20 грн; душ: 466,56 + 133,92 = 600,48 грн.
Рівень С
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (у м³), електроенергії (у кВт·год) і грошей (у грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.
Рівень С
1. Розрахунки на рік:
Ванна:
Вода: 9 × 12 = 108 м³.
Енергія: 270 × 12 = 3 240 кВт·год.
Вартість води: 108 × 37,2 = 4 017,60 грн.
Вартість енергії: 3 240 × 4,32 = 13 996,80 грн.
Загальна сума: 18 014,40 грн.
Душ:
Вода: 3,6 × 12 = 43,2 м³.
Енергія: 108 × 12 = 1 296 кВт·год.
Вартість води: 43,2 × 37,2 = 1 607,04 грн.
Вартість енергії: 1 296 × 4,32 = 5 594,59 грн.
Загальна сума: 7 201,63 грн.2. Економія за рік (при переході з ванни на душ):
Вода: 108 – 43,2 = 64,8 м³.
Електроенергія: 3 240 – 1 296 = 1 944 кВт·год.
Гроші: 18 014,40 – 7 201,63 = 10 812,77 грн.Висновок:
Родина з 3 осіб за рік може зекономити приблизно 10 813 грн, якщо щодня замість ванни прийматиме душ. Це ≈ 900 грн/місяць економії, не змінюючи звичного способу життя, а лише обравши менш витратний варіант гігієни.
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган).
Відео
Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1
Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергоощадження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 12. Відповідальне споживання.
- 13. Боротьба зі зміною клімату.
Ключові слова: шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.
План уроку:
- 1. Мотивація.
- 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність).
- 3. Практичний блок.
- 4. Попрактикуй самостійно.
- 5. Рефлексія.
Очікувані результати для учнівства:

- Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
Чи можеш ти щось із цим зробити? - Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?
Посилання на відео:
Відео
Відео
Відео
Використання енергетичних ресурсів і енергоощадні технології вже кілька десятиліть є надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни з боку агресора.
Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» — це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження», існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність — це раціональне споживання всіх енергетичних ресурсів, спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств і технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.
Інакше кажучи, енергоефективність — це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля тощо), не відмовляючи собі у звичних зручностях, таких, як: тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.
Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів — це також джерело заощаджень. Адже що менше енергії ми витрачаємо, то меншу суму сплачуємо.
Ситуація №1
В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів; на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (розжарювальні лампи 60 Вт). Мешканці не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 намарно (рис. 2).
- Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день / місяць / рік)?

Звичайно, можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті, хто може боятися пересуватися по темному під’їзду, ті, для кого зручність важливіша, ніж енергозбереження.
На спільному голосуванні було вирішено замінити всі лампочки на LED-лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкнення освітлення) до енергоефективності.
- Зробіть прорахунки, яка економія коштів на рік буде при використанні таких економних ламп.
- Запропонуйте способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).
Ситуація №2
Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води — 45 л) (рис. 3).

- Розрахуйте споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл. 1
Табл. 1
| Показник | 4 прання/тиждень | 6 прань/тиждень |
|---|---|---|
| Споживання води на рік | ||
| Вартість води на рік | ||
| Вартість електроенергії на рік | ||
| Загальні витрати на прання на рік |
- Чи має значення, за якої температури прати речі з погляду енергоспоживання?
- Як підвищити енергоефективність прання, не змінюючи пральну машину?
- Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
- Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
- Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?
Ситуація №3
Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис. 4).

Дай відповіді на ці запитання:
- Чи впливає розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
Де не можна ставити холодильник і чому? - Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
- Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
Як це впливає на енергоефективність? - Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?
Ситуація №4
Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис. 5).

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один — жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч становить 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу). Якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).
- Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів становить 500 шт.?
- Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.
Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн;
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн.
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?
Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Якою буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Якою буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни й душу за місяць?
Рівень С
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (у м³), електроенергії (у кВт·год) і грошей (у грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.
Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган).
Ділись та обговорюй важливе